Evo-Devo (วิวัฒนาการทางชีววิทยาของการพัฒนา)

ชีววิทยาวิวัฒนาการของการพัฒนา, ตัวย่อโดยทั่วไปว่า EVO-devo โดยย่อเป็นภาษาอังกฤษเป็นสาขาใหม่ของชีววิทยาวิวัฒนาการที่รวมสาขาของการพัฒนาในวิวัฒนาการ หนึ่งในวัตถุประสงค์ที่มีแนวโน้มมากที่สุดของวินัยนี้คือการอธิบายความหลากหลายทางสัณฐานวิทยาของโลก.

การสังเคราะห์สมัยใหม่พยายามรวมทฤษฎีวิวัฒนาการของดาร์วินโดยการคัดเลือกโดยธรรมชาติและกลไกการถ่ายทอดทางพันธุกรรมที่เสนอโดยเมนเดล อย่างไรก็ตามมันมีบทบาทที่เป็นไปได้ของการพัฒนาในชีววิทยาวิวัฒนาการ ดังนั้น evo-devo เกิดขึ้นในกรณีที่ไม่มีการรวมกันของการพัฒนาในการสังเคราะห์.

การพัฒนาชีววิทยาโมเลกุลประสบความสำเร็จตามลำดับจีโนมและการมองเห็นของกิจกรรมทางพันธุกรรมทำให้สามารถเติมเต็มช่องว่างนั้นในทฤษฎีวิวัฒนาการ.

ดังนั้นการค้นพบยีนที่เกี่ยวข้องในกระบวนการเหล่านี้ก่อให้เกิดต้นกำเนิดของ evo-devo นักชีววิทยาวิวัฒนาการการพัฒนารับผิดชอบการเปรียบเทียบยีนที่ควบคุมกระบวนการพัฒนาในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์.

ดัชนี

• 1 evo-devo คืออะไร?
• 2 Historical views
  • 2.1 Before the Hox genes
  • 2.2 หลังจากยีน Hox
• 3 การศึกษา evo-devo คืออะไร?
  • 3.1 สัณฐานวิทยาของคัพภวิทยาและการเปรียบเทียบ
  • 3.2 ชีววิทยาของการพัฒนาทางพันธุกรรม
  • 3.3 epigenetics เชิงทดลอง
  • 3.4 โปรแกรมคอมพิวเตอร์
• 4 Eco-evo-devo
• 5 อ้างอิง

evo-devo คืออะไร?

หนึ่งในคำถามพื้นฐานในชีววิทยาวิวัฒนาการ - และในวิทยาศาสตร์ชีวภาพโดยทั่วไป - คือความหลากหลายทางชีวภาพที่ไม่ธรรมดาของสิ่งมีชีวิตที่ตอนนี้อาศัยอยู่บนโลก.

สาขาที่โดดเด่นของชีววิทยาเช่นกายวิภาคศาสตร์ซากดึกดำบรรพ์ชีววิทยาการพัฒนาพันธุศาสตร์และฟังก์ชั่นให้ข้อมูลเพื่อค้นหาคำตอบสำหรับคำถามนี้ อย่างไรก็ตามในสาขาวิชาเหล่านี้การพัฒนา.

สิ่งมีชีวิตเริ่มต้นชีวิตของพวกเขาเป็นเซลล์เดียวและผ่านกระบวนการพัฒนาการก่อตัวของโครงสร้างที่ประกอบมันเรียกตัวเองว่าหัวขาก้อยและอื่น ๆ.

การพัฒนาเป็นแนวคิดหลักเนื่องจากผ่านกระบวนการนี้ข้อมูลทางพันธุกรรมทั้งหมดที่มีอยู่ในสิ่งมีชีวิตจะถูกแปลเป็นสัณฐานวิทยาที่เราสังเกต ดังนั้นการค้นพบพื้นฐานทางพันธุกรรมของการพัฒนาจึงเผยให้เห็นว่าการเปลี่ยนแปลงในสิ่งนี้สามารถสืบทอดได้อย่างไรทำให้เกิด evo-devo.

Evo-devo พยายามทำความเข้าใจกลไกที่นำไปสู่วิวัฒนาการของการพัฒนาในแง่ของ:

- กระบวนการพัฒนา ตัวอย่างเช่นในฐานะเซลล์ใหม่หรือเนื้อเยื่อใหม่มีหน้าที่ในการสัณฐานใหม่ในสายเลือดบางอย่าง

- กระบวนการวิวัฒนาการ ยกตัวอย่างเช่นแรงกดดันจากการคัดเลือกที่ส่งเสริมการพัฒนาของลักษณะทางสัณฐานวิทยาหรือโครงสร้างใหม่.

มุมมองทางประวัติศาสตร์

ก่อนที่ยีนส์ Hox

จนถึงกลางทศวรรษ 1980 นักชีววิทยาส่วนใหญ่สันนิษฐานว่าความหลากหลายในรูปแบบเกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในยีนที่ควบคุมการพัฒนาของสายเลือดแต่ละสายพันธุ์.

นักชีววิทยารู้ว่าแมลงวันดูเหมือนแมลงวันและหนูเหมือนหนูต้องขอบคุณยีนของมัน อย่างไรก็ตามมันก็คิดว่ายีนระหว่างสิ่งมีชีวิตที่แตกต่างกันทางสัณฐานวิทยาควรสะท้อนให้เห็นถึงความแตกต่างสุดซึ้งเหล่านี้ในระดับของยีน.

หลังจากนั้นยีน Hox

การศึกษาดำเนินการกลายพันธุ์แมลงวันผลไม้, แมลงหวี่, นำไปสู่การค้นพบยีนและผลิตภัณฑ์ยีนที่เกี่ยวข้องกับการพัฒนาของแมลง.

ผลงานบุกเบิกเหล่านี้โดยโธมัสลิตรแมนนำไปสู่การค้นพบยีน Hox - ผู้ที่รับผิดชอบในการควบคุมรูปแบบของโครงสร้างทางกายภาพและตัวตนของกลุ่มในแกน antero-posterior ยีนเหล่านี้ทำงานโดยควบคุมการถอดความของยีนอื่น ๆ.

ขอบคุณจีโนมเชิงเปรียบเทียบเราสามารถสรุปได้ว่ายีนเหล่านี้มีอยู่ในสัตว์เกือบทุกชนิด.

กล่าวอีกนัยหนึ่งถึงแม้ว่า metazoans แตกต่างกันมากในแง่ของสัณฐานวิทยา (คิดว่าเป็นหนอนค้างคาวและปลาวาฬ) พวกเขาแบ่งปันเส้นทางการพัฒนาร่วมกัน การค้นพบนี้ทำให้ตกใจนักชีววิทยาของเวลาและนำไปสู่การแพร่กระจายของวิทยาศาสตร์ของ evo-devo.

ด้วยวิธีนี้จึงสรุปได้ว่าสปีชีส์ที่มีฟีโนไทป์ที่แตกต่างกันมากมีความแตกต่างทางพันธุกรรมน้อยมากและกลไกทางพันธุกรรมและเซลล์มีความคล้ายคลึงกันอย่างมากในต้นไม้แห่งชีวิต.

การศึกษา evo-devo คืออะไร?

Evo-devo ได้รับการพัฒนาโดยการวิจัยหลายโครงการ มุลเลอร์ (2007) กล่าวถึงสี่คนแม้ว่าเขาเตือนว่าพวกเขาทับซ้อนกัน.

สัณฐานวิทยาและตัวอ่อนเปรียบเทียบ

การศึกษาชนิดนี้พยายามที่จะชี้ให้เห็นถึงความแตกต่างของ morphogenetic ที่แยกแยะความแตกต่างของ ontogenias ดั้งเดิมจากอนุพันธ์ ข้อมูลสามารถเติมเต็มด้วยสิ่งที่พบในบันทึกฟอสซิล.

ตามแนวความคิดนี้เราสามารถอธิบายรูปแบบที่แตกต่างกันของวิวัฒนาการทางสัณฐานวิทยาในระดับขนาดใหญ่เช่นการดำรงอยู่ของ heterochronies.

สิ่งเหล่านี้คือความหลากหลายที่เกิดขึ้นในการพัฒนาทั้งในเวลาที่ปรากฏตัวในอัตราการก่อตัวของลักษณะ.

ชีววิทยาของการพัฒนาทางพันธุกรรม

โฟกัสนี้มุ่งเน้นไปที่วิวัฒนาการของกลไกทางพันธุกรรมของการพัฒนา ในบรรดาเทคนิคที่ใช้คือการโคลนและการสร้างภาพของการแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องในการควบคุม.

ตัวอย่างเช่นการศึกษาของยีน Hox และวิวัฒนาการของมันผ่านกระบวนการที่กลายพันธุ์.

ทดลอง epigenetics

โปรแกรมนี้ศึกษาปฏิสัมพันธ์และการเปลี่ยนแปลงระดับโมเลกุลระดับเซลล์และเนื้อเยื่อที่มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงของวิวัฒนาการ ศึกษาคุณสมบัติการพัฒนาที่ไม่มีอยู่ในจีโนมของสิ่งมีชีวิต.

วิธีการนี้ช่วยยืนยันว่าแม้จะมีฟีโนไทป์เดียวกัน แต่ก็สามารถแสดงออกได้แตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อม.

โปรแกรมคอมพิวเตอร์

โปรแกรมนี้มุ่งเน้นไปที่ปริมาณการสร้างแบบจำลองและการจำลองการวิวัฒนาการการพัฒนารวมถึงแบบจำลองทางคณิตศาสตร์สำหรับการวิเคราะห์ข้อมูล.

Evo-devo เชิงนิเวศ

การเกิดขึ้นของ evo-devo ก่อให้เกิดการก่อตัวของสาขาวิชาอื่น ๆ ที่พยายามดำเนินการต่อเพื่อบูรณาการสาขาชีววิทยาที่แตกต่างกันในทฤษฎีวิวัฒนาการดังนั้น eco-evo-devo จึงเกิดขึ้น.

สาขาใหม่นี้แสวงหาการบูรณาการแนวคิดของ symbiosis การพัฒนาปั้นพลาสติกการพัฒนาที่พักทางพันธุกรรมและการก่อสร้างซอก.

โดยทั่วไปแล้ว symbiosis ของการพัฒนาชี้ให้เห็นว่าสิ่งมีชีวิตถูกสร้างขึ้นส่วนหนึ่งเนื่องจากการมีปฏิสัมพันธ์กับสภาพแวดล้อมของพวกเขาและเป็นความสัมพันธ์ทางชีวภาพที่คงอยู่กับจุลินทรีย์ ตัวอย่างเช่นในแมลงหลายชนิดการมีอยู่ของแบคทีเรีย symbiotic ทำให้เกิดการแยกระบบสืบพันธุ์.

ไม่ต้องสงสัยเลยว่า symbiosis นั้นมีผลกระทบที่น่าประทับใจต่อวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตตั้งแต่ต้นกำเนิดของเซลล์ยูคาริโอตไปจนถึงต้นกำเนิดของเซลล์ที่มีหลายเซลล์.

ในทำนองเดียวกันความเป็นพลาสติกในการพัฒนาประกอบด้วยความสามารถของสิ่งมีชีวิตในการสร้างฟีโนไทป์ที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อม ภายใต้แนวคิดนี้สภาพแวดล้อมไม่ได้เป็นเพียงตัวแทนเลือกโดยไม่ต้องสร้างฟีโนไทป์.

การอ้างอิง

1. Carroll, S. B. (2008) Evo-devo และการสังเคราะห์วิวัฒนาการที่กำลังขยายตัว: ทฤษฎีทางพันธุกรรมของวิวัฒนาการทางสัณฐานวิทยา. เซลล์, 134(1) 25-36.
2. Gilbert, S. F. , Bosch, T. C. , & Ledón-Rettig, C. (2015) Eco-Evo-Devo: symbiosis พัฒนาการและปั้นพลาสติกพัฒนาการเป็นตัวแทนวิวัฒนาการ. พันธุศาสตร์วิจารณ์ธรรมชาติ, 16(10), 611.
3. Müller, G. B. (2007) Evo-devo: ขยายการสังเคราะห์วิวัฒนาการ. ความคิดเห็นธรรมชาติพันธุศาสตร์, 8(12), 943.
4. Raff, R. A. (2000) Evo-devo: วิวัฒนาการของวินัยใหม่. พันธุศาสตร์วิจารณ์ธรรมชาติ, 1(1), 74.
5. Sultan, S. E. (2017) Eco-Evo-ตักบาตรเทโว ใน ชีววิทยาพัฒนาการเชิงวิวัฒนาการ (pp. 1-13) สำนักพิมพ์นานาชาติของสปริงเกอร์.